[發(fā)明專利]一種利用貧鋁礬土制備頁巖氣專用壓裂支撐劑的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310182776.5
• 申請(qǐng)日: 2013-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN103288428A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳平;殷海榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/10
• 分類號(hào): C04B35/10;C04B35/622;C09K8/80
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備支撐劑的方法，特別涉及一種利用貧鋁礬土制備頁巖氣專用壓裂支撐劑的方法。

背景技術(shù)

壓裂技術(shù)是開發(fā)低孔、低滲透頁巖氣藏增產(chǎn)增效的有效武器。頁巖氣與常規(guī)儲(chǔ)層氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲(chǔ)層和蓋層。頁巖氣儲(chǔ)集層滲透率低，開采難度較大,頁巖氣藏的儲(chǔ)層一般呈低孔、低滲透率的物性特征，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，因此頁巖氣的最終采收率依賴于有效的壓裂措施。在壓裂工藝中，壓裂液給地層造出裂縫，為頁巖氣的運(yùn)移打開通道，為防止在地層閉合壓力條件下，裂縫慢慢閉合，阻擋頁巖氣運(yùn)移，需使用壓裂支撐劑，壓裂支撐劑隨壓裂液進(jìn)入地層，在壓裂液造縫后停留在縫隙之中，阻擋裂縫閉合，形成一個(gè)高導(dǎo)流能力的支撐帶，保證頁巖氣成功運(yùn)移。因此，壓裂支撐劑是影響壓裂工藝的至關(guān)因素。由于支撐劑需要停留在幾千米的地下，且地層閉合壓力大，壓裂支撐劑不僅需要有良好的耐溫性，也要有足夠的抗壓能力。目前在油氣增產(chǎn)市場(chǎng)上廣泛使用的支撐劑有天然石英砂、中等強(qiáng)度低密度的硅酸鋁支撐劑、人造的中等強(qiáng)度高密度的氧化鋁和硅酸鹽支撐劑、高強(qiáng)度的鋁礬土和高強(qiáng)度的硅酸鋯支撐劑、以及涂敷預(yù)固化涂層和可固化涂層樹脂的天然砂或人造支撐劑。

以鋁礬土等礦物原料制備石油壓裂支撐劑的研究已有許多文獻(xiàn)和專利報(bào)道，中國專利201010231375.0公開了一種高強(qiáng)度支撐劑，原料組成為：鋁礬土生料80%～90%、重晶石2%～10%、明礬0.1%～0.6%、氧化鐵4%～10%、錳礦石粉3%～8%；中國專利201210274744.3公開了一種低密度壓裂支撐劑，包括鋁礬土40份～90份，粘土5份～30份及輔助添加劑1份～30份。這兩種支撐劑陶粒均采用優(yōu)質(zhì)的鋁礬土為主要原料，對(duì)合理利用資源起到了積極作用，但所述的支撐劑性能不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)量低，能耗大，熱效率低，燒成溫度高（1400℃－1450℃），特別是以普通的加熱方式熱損耗高達(dá)50％以上，使燃料占總生產(chǎn)成本的一半以上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用貧鋁礬土制備頁巖氣專用壓裂支撐劑的方法，該方法配料簡(jiǎn)單、燒成溫度低、燒成時(shí)間短，成型與燒成過程能耗小、生產(chǎn)成本低、有利于環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單易控，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

1）將焦炭放入球磨機(jī)中濕磨，形成粉炭漿；

2）按質(zhì)量百分比，將94%～97%的貧鋁礬土、3%～6%的復(fù)合型燒結(jié)助劑混合，得混合料，然后將混合料放入球磨機(jī)中濕磨混勻形成混合泥漿；其中，復(fù)合型燒結(jié)助劑是由活性Al₂O₃粉和硅微粉混合而成的；

3）以電熔莫萊石砂為母粒，以混合泥漿為包覆液，采用流化床噴霧造粒機(jī)造粒，造粒形成的顆粒過18目～30目篩，將兩篩之間的篩余物顆粒收集成為一次顆粒；

4）以一次顆粒為母粒，以粉炭漿為包覆液，采用流化床噴霧造粒機(jī)造粒，造粒形成的顆粒過10目～14目篩，將兩篩之間的篩余物顆粒收集成為待燒顆粒；

5）將待燒顆粒放入坩堝中，并置于電爐內(nèi)，以3℃/min～5℃/min的加熱速度自室溫升至150℃，保溫5min～10min，以5℃/min～10℃/min的加熱速度升至750℃～850℃，保溫1h～2h，隨爐自然冷卻后取出，過20目～40目篩，即得頁巖氣專用壓裂支撐劑。

所述的步驟1）中的焦炭在濕磨時(shí)，控制磨球、焦炭和水的質(zhì)量比為(2～2.5):1:(0.6～0.8)，研磨時(shí)間為0.5h～1h。

所述的步驟1）中的焦炭為工業(yè)焦炭，質(zhì)量要求指標(biāo)為：固定炭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于83％，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于0.5％，揮發(fā)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于1.5％，灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于15％。

所述的步驟2）中的混合料在濕磨時(shí)，控制磨球、混合料和水的質(zhì)量比為(2～3):1:(0.5～0.7)，研磨時(shí)間為0.5h～3h。

所述的步驟2）中的貧鋁礬土為低品位鋁礬土或鋁礦下腳料，且低品位鋁礬土和鋁礦下腳料中的Al₂O₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于等于55％。

所述的步驟2）中的復(fù)合型燒結(jié)助劑按質(zhì)量百分比是由60%～80%的活性Al₂O₃粉和20%～40%的硅微粉混合而成的，且活性Al₂O₃粉和硅微粉的粒度均＜5μm。